황색 왜성계의 거주가능성

Habitability of yellow dwarf systems
황색 왜성에 속하는 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성인 케플러-452b의 예술적 해석.
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이 기사는 다음에 대한 시리즈 중 하나입니다.
우주의 생명체
아웃라인
태양계 행성 거주가능성
태양계 밖의 생명체

황색 왜성 시스템의 거주 가능성은 황색 왜성에 속하는 외계 행성의 생명 적합성을 정의합니다.이 시스템들은 K형 [1]별에 속하는 것들과 함께 생명체를 품기에 가장 적합한 것으로 여겨지기 때문에 과학계의 연구 대상입니다.

황색 왜성은 [3]태양과 같이 질량이 0.9 ~ 1.1 [2]M³, 표면 온도가 5000 ~ 6000 K 사이인 주계열성 G형으로 구성되어 있습니다.그것들은 우리[2] 은하에서 세 번째로 흔하며, 생명체 거주 가능 영역이 자외선 생명체 거주 가능 [4]영역과 완전히 일치하는 유일한 은하입니다.

생명체 거주 가능 영역은 더 무겁고 밝은 별에서 더 멀리 떨어져 있기 때문에 주성과 이 영역의 안쪽 가장자리 사이의 거리는 적색 및 오렌지색 [5]왜성보다 황색 왜성에서 더 큽니다.따라서 G형 별의 이 영역에 위치한 행성은 형성 후 발생하는 강력한 항성 방출로부터 안전하고 더 작은 [6][7]항성체에 속하는 행성만큼 별의 중력 영향에 영향을 받지 않습니다.따라서 그러한 별들의 거주 가능 영역에 있는 모든 행성은 조석 잠금 한계를 초과하므로 그들의 [7]자전은 궤도와 동기화되지 않습니다.

황색 왜성 주위를 도는 지구는 행성 거주 가능성의 유일한 알려진 예를 나타냅니다.이 때문에 외계행성학 분야의 주요 목표는 크기,[8][9] 평균 온도, 태양과 유사한 별 주위의 위치 등 주요 특성에 맞는 지구 아날로그 행성을 찾는 것입니다.하지만, 기술적인 한계로 인해 통과 횟수가 적기 때문에 이러한 물체를 찾기가 어렵습니다. 이는 항성 또는 [10]장반축으로부터 거리가 멀기 때문입니다.

특성.

황색 왜성은 주계열의 G형 항성에 해당하며, 질량은 0.9 ~ 1.1 [2]M³, 표면 온도는 5000 ~ 6000 [3]K입니다.태양 자체가 [11]G2V형의 황색 왜성이기 때문에 이러한 유형의 별들은 [12][13]태양 유사체로도 알려져 있습니다.이들은 적색 왜성과 오렌지색 왜성에 이어 가장 흔한 주계열성 중 3위로, 전체 은하수의 [2]4%에 해당합니다.그들은 약 100억 년 동안 주계열성에 남아 있습니다.태양 다음으로 지구에서 가장 가까운 G형 별은 센타우루스자리 알파 A로 4.4광년 떨어져 있으며 다중성계에 [2][14]속합니다.

모든 별들은 그들의 자전으로 인해 형성된 후 강렬한 활동의 단계를 거치며, 이것은 그들의 [6]삶의 시작에서 훨씬 더 빠릅니다.이 기간의 지속 시간은 물체의 질량에 따라 달라집니다. G형 [15][16]별의 경우 5억 년에 비해 가장 질량이 작은 별은 최대 30억 년까지 이 상태로 남아 있을 수 있습니다.빌라노바 대학의 천체 물리학자인 에드워드 기난 팀의 연구는 태양이 초기에 10배 더 빠르게 회전했다는 것을 밝혀냈습니다.별의 자전 속도가 자기장에 영향을 미치기 때문에, 태양의 X-선과 자외선 방출은 [6]오늘날보다 수백 배 더 강렬했습니다.

적색 왜성의 이 단계의 확장과 그들에 대한 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성의[17] 조석 잠금 가능성은 이 행성들의 자기장을 없애 항성풍과의 [6]상호 작용으로 거의 모든 대기와 물을 우주로 잃는 결과를 초래할 수 있습니다.반대로 G형 항성의 생명체 거주 가능 영역에 속하는 행성 물체의 준장축은 행성 [7][18]회전을 허용할 정도로 충분히 넓습니다.게다가,[16] 항성풍의 영향을 상쇄할 수 있는 중력과 자기권을 가진 지구와 비슷하거나 더 큰 질량을 가진 행성의 대기의 상당한 부분을 제거하기에는 강렬한 항성 활동의 기간이 너무 짧습니다.

거주가능지역

주요 기사:항성 주위 거주가능 영역
케플러-186(적색 왜성), 케플러-452, 태양(둘 다 황색 왜성)의 거주가능 영역

태양과 같은 G2V급 왜성에서 안쪽 경계는 보통 0.84 천문단위,[19] 바깥쪽 경계는 1.67 천문단위이지만 황색 왜성 주위의 생명체 거주가능 영역은 크기와 광도에 따라 달라집니다.G5V 등급의 왜성(더 작은 것은 0.95 R☉)에서는 생명체 거주가능 영역이 항성에 대해 0.8 ~ 1.58 AU 사이의 영역에 해당하는 반면, G0V 유형(더 큰 것은)[20]에서는 항성으로부터 1 ~ 2 AU 사이의 거리에 위치할 것입니다.거주 가능 영역의 내부 경계보다 작은 궤도에서 물 증발, 광분해에 의한 수소 분리 및 유체역학적 탈출에 의한 수소의 우주로의 손실 과정이 [21]촉발될 것입니다.거주 가능 영역의 외부 한계를 넘어서면 온도가 이산화탄소 응축을 허용할2 수 있을 정도로 낮아 영구적인 지구 빙하화가 발생할 [22]때까지 알베도의 증가와 온실 효과의 피드백 감소로 이어질 것입니다.

생명체 거주가능 영역의 크기는 항성의 질량과 광도에 정비례하므로, 별이 클수록 생명체 거주가능 영역이 크고 [5]표면에서 멀어집니다.주계열성 중 가장 작은 적색왜성은 가까이에 매우 작은 거주가능 영역을 가지고 있으며, 이 영역은 항성계 내 잠재적으로 거주가능한 행성들에 조석잠금을 [23]포함한 영향을 미칩니다.고래자리 타우와 같은 작은 황색 왜성 G8.5V에서도 생명체 거주 가능 영역의 내부 경계를 나타내는 0.522 AU에 비해 0.4237 AU의 잠금 한계가 있으므로 이 영역에서 G급 별을 공전하는 모든 행성 물체는 잠금 한계를 훨씬 초과하고 [24]지구와 같은 주간 주기를 가질 것입니다.

황색 왜성에서 이 영역은 자외선 거주 가능 [4]영역과 완전히 일치합니다.이 영역은 DNA에 대한 자외선 노출이 너무 높은 내부 한계와 생물이 생물학적 [25]과정을 수행할 수 있는 최소 수준을 제공하는 외부 한계에 의해 결정됩니다.태양계에서 이 영역은 태양을 기준으로 0.71 ~ 1.9 AU 사이에 위치하며, 거주 가능 영역의 [4][19]극단을 표시하는 0.84 ~ 1.67 AU와 비교됩니다.

잠재적 생명력

참고 항목:지구 유사체

G형 [26]별의 주계열성의 길이, 거주가능 [4]영역의 자외선 복사 수준, 이 영역의[19] 내부 경계의 준장축 및 조석 잠금 [27]한계까지의 거리 등을 고려할 때, 황색 왜성은 K형 [1]별 다음으로 생명체에게 가장 적합한 것으로 간주됩니다.

외계 행성 연구의 한 가지 목표는 반지름, 질량, 온도, 대기 구성, 그리고 [9][28]태양과 유사한 별에 속하는 것과 같은 우리 행성의 주요 특징을 가진 물체를 찾는 것입니다.이론적으로, 이 지구 유사체들은 외계 [9][29]생명체의 확산을 허용할 수 있는 비슷한 거주 가능성 조건을 가져야 합니다.

적색 왜성계와 F형 이상의 항성체에 의해 제시된 행성 거주 가능성에 대한 심각한 문제에 기초하여, 생명체에 견딜 수 있는 시나리오를 제공할 수 있는 유일한 별은 K형과 [1]G형일 것입니다. 태양과 유사한 행성계를 보유할 가장 유력한 후보로 여겨졌던 태양 아날로그는,그리고 탄소 기반의 생명체와 액체 상태의 [30]바다를 지원하는 최고의 위치에 있습니다.르네 헬러와 존 암스트롱의 "초생가능한 세계"[31]와 같은 후속 연구들은 오렌지색 왜성이 G형 왜성보다 생명체에 더 적합할 수 있다는 것을 증명하고, 가상의 초생가능한 [4][32]행성들을 거느리고 있습니다.

하지만 황색 왜성은 여전히 생명체에 적합하다는 증거가 있는 유일한 항성 유형을 나타냅니다.게다가, 다른 유형의 별에서는 거주 가능 영역이 자외선 거주 가능 영역과 완전히 일치하지 않는 반면, G급 별에서는 거주 가능 영역이 완전히 [4]후자의 한계 내에 있습니다.마지막으로, 황색 왜성은 K형 항성보다 강렬한 항성 활동의 초기 단계가 훨씬 짧으며, 이는 태양 유사체에 속하는 행성들이 원시 대기를 더 쉽게 보존하고 주계열성 [16]대부분을 유지할 수 있게 해줍니다.

디스커버리

발견된 대부분의 외계 행성들은 다른 [33][34]시스템 주변의 행성들을 찾기 위해 통과 방법을 사용하는 케플러 우주 망원경에 의해 발견되었습니다.이 절차는 별의 밝기를 분석하여 [35]관측소의 관점에서 행성 물체의 전방 통과를 나타내는 딥을 감지합니다.그것은 항성 [37]주위를 도는 행성들의 중력 효과에 의해 별에서 발생하는 진동을 분석하는 [36]것으로 구성된 시선 속도법과 함께 외계 행성 연구에서 가장 성공적인 방법입니다.현재 망원경의 한계와 함께 이러한 절차를 사용하면 지구의 궤도와 비슷하거나 더 높은 궤도를 가진 물체를 찾기가 어려워져 장축이 [28]짧은 행성에 유리한 편향이 발생합니다.결과적으로, 감지된 대부분의 외계 행성들은 지나치게[37] 뜨겁거나 질량이 작은 별들에 속하며, 생명체 거주 가능 영역이 그들과 가까우며, 이 지역을 공전하는 모든 물체는 [10]지구보다 훨씬 짧은 해를 가질 것입니다.

케플러-22b, 케플러-452b 또는 지구와 같이 황색 왜성의 거주 가능 영역에 속하는 행성체는 [38]항성 주위를 한 바퀴 도는 데 수백 일이 걸립니다.이러한 별들의 높은 광도, 통과의 희소성 및 거주 가능 영역에 위치한 행성의 준장축은 이러한 종류의 물체를 탐지할 확률을 줄이고 KOI-5123.01 및 KOI-5927.[39][40]01의 경우처럼 잘못된 긍정의 수를 상당히 증가시킵니다.향후 10년간 계획된 지상 및 궤도 관측소는 황색 [41][42][43][44]왜성계에서 지구 유사체의 발견을 증가시킬 수 있습니다.

케플러-452b

주요 기사: 케플러-452b

케플러-452b는 백조자리에 [45]있는 지구에서 1400광년 떨어진 곳에 있습니다.그것의 반경은⊕[46] 약 1.6R로 하버드-스미소니언 천체물리학 센터([47]CfA)의 연구원인 코트니 드레싱 팀이 설립한 미니 해왕성과 텔루르 행성을 분리하는 경계에 바로 위치합니다.만약 그 행성의 밀도가 지구의 밀도와 비슷하다면, 그 행성의 질량은 약 5M이고⊕ 중력은 두 배가 [46]될 것입니다.태양과 같은 G2V형 황색 왜성은 케플러-452에 속하며 나이는 태양계의 4.5Ga [46]대비 60억 년(6Ga)으로 추정됩니다.

이 별의 질량은 태양의 질량 1.04☉ M보다 약간 더 크기 때문에 지구 365일에 비해 385일 주기로 항성 주위를 한 바퀴 돈다는 사실에도 불구하고 지구보다 따뜻합니다.알베도와 대기 조성이 비슷할 경우 평균 표면 온도는 약 29 [48]°C입니다.

나사 에임스 연구 센터의 존 젠킨스에 따르면, 케플러-452b가 지구형 행성인지, 바다 세계인지, 미니 [45]해왕성인지는 알려지지 않았습니다.만약 그것이 지구와 유사한 텔루르성 물체라면, 그것은 구름의 농도가 더 높고, 화산 활동이 격렬할 것이며, 거주 가능 [49]영역에서 주계열 내내 남아 있다가 별의 지속적인 광도 증가로 인해 금성과 유사한 통제되지 않는 온실 효과를 겪기 직전입니다.SETI 연구소의 과학자이자 케플러 임무의 일원인 Doug Caldwell은 케플러-452b가 지구가 10억 [50]년 후에 겪을 것과 같은 과정을 겪고 있을지도 모른다고 추정합니다.

고래자리 타우

주요 기사:고래자리 타우

고래자리 타우는 G8 주위를 돈다.지구에서 [48]12광년 떨어진 고래자리에 있는 5V형 항성.이 행성의 반지름은 1.59⊕ R이고 질량은 4.29⊕ M이므로 케플러-452b와 마찬가지로 지구형 행성과 가스 행성의 분리 경계에 놓여 있습니다.공전주기는 168일에 불과하며, 지구와 유사한 대기 조성과 알베도를 가정할 때 온도는 약 50 °[48]C입니다.

이 행성은 거주 가능 영역의 안쪽 가장자리에 위치하고 있으며 지구보다 약 60% 더 많은 빛을 받습니다.그것의 크기는 또한 그것을 초-비너스[51] 유형의 물체로 만들면서, 대기 중의 더 높은 가스 농도를 의미할 수 있습니다.그렇지 않으면,[52][48] 이것은 최초로 발견된 열 행성일 수 있습니다.

케플러-22b

주요 기사: 케플러-22b

케플러-22b는 백조자리 [48]방향으로 600광년 떨어져 있습니다.이것은 290일마다 [53]G5V형 항성 주위를 한 바퀴 돈다.만약 행성의 대기와 알베도가⊕⊕ 지구와 비슷하다면, 그것의 표면 온도는 약 22 [54]°C가 될 것입니다.

그것은 케플러 망원경이 그 [55]별의 거주가능성 영역에 속하는 최초의 외계 행성이었습니다.크기 때문에 코트니 드레싱 팀이 정한 한계를 고려하면 미니 해왕성이 될 확률이 매우 높습니다.[47][48]

참고 항목

레퍼런스

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